Automatyzacja w Automatyzacja w
ogrzewnictwie i ogrzewnictwie i
klimatyzacji klimatyzacji
Ćwiczenia audytoryjne
Zakres tematyczny ćwiczeń audytoryjnych Zakres tematyczny ćwiczeń audytoryjnych
• Przykłady doboru układów i elementów automatyki do węzła
ciepłowniczego, kotłowni na paliwo gazowe, centrali klimatyzacyjnej z odzyskiem ciepła, systemy solarne).
• Przykłady doboru zaworów regulacyjnych jedno- i trójdrogowych w układach automatyki instalacji budynkowych
Warunki zaliczenia przedmiotu Warunki zaliczenia przedmiotu
• Pozytywny wynik kolokwium zaliczeniowego .
• Obecność obowiązkowa na wszystkich zajęciach
Automatyzacja węzła ciepłowniczego Automatyzacja węzła ciepłowniczego
Schemat ideowy węzła ciepłowniczego Schemat ideowy węzła ciepłowniczego
c.o.
LC1
LC2
sieć
w.z.
cyrk.
c.w.u.
1 2
4 3
5
6
WCO WCWII
WCWI
Zco Zcw
ZRRC
ΔpRRC
Automatyzacja węzła ciepłowniczego Automatyzacja węzła ciepłowniczego ––
realizowane funkcje realizowane funkcje
• Instalacja c.o.:
1. Utrzymywanie temperatury na zasilaniu Tzasc.o. w funkcji temperatury zewnętrznej Te(regulacja nadążna - pogodowa-według wykresu regulacyjnego).
2. Zabezpieczenie przed przekroczeniem dopuszczalnej Tzas - ograniczenie górne, ograniczenie dolne.
3. Funkcja zakończenia sezonu grzewczego (w sezonie grzewczym tzew = 16 /15 °C, latem tzew = 12 /11 °C ).
4. Funkcja osłabienia nocnego.
5. Optymalizacja wykresu regulacyjnego (temperatury zasilania).
6. Wyłączenia optymalizowane: tzco = f (tzew, ti, τ ) – patrz wykres,
• Układ przygotowania c.w.u.:
7. Utrzymywanie temperatury c.w.u. Tcwu 8. Sterowanie cyrkulacją.
9. Priorytet c.w.u.
Funkcje dodatkowe
10. Regulacja obrotów pomp obiegowych: Δpdico = const,
11. Przełączanie pomp obiegowych, (pracująca, rezerwowa), (kontrola Δ p), 12. Testowanie pomp obiegowych latem.
13. Uzupełnianie wody w instalacji c.o.: (pomiar ps i sterowanie zaworem elektromagnetycznym), 14. Funkcje monitoringu: np. pz, pp, dane z ciepłomierza - komunikacja cyfrowa-protokół
komunikacji),
15. Regulator Vs, Δ pd.
Regulacja dostawy ciepła na potrzeby
Regulacja dostawy ciepła na potrzeby c.o c.o. . (nadążna, pogodowa, kompensacyjna ?) (nadążna, pogodowa, kompensacyjna ?)
Utrzymywanie temperatury na zasilaniu T zas c.o. w funkcji
temperatury zewnętrznej T e
Wykres regulacji temperatury Tzco=f(Tzew)
Tzco=90 °C
Tzew=-20°C Tzew=Tw=20 °C
Tzco=f(Tzew)
Tzco=Tw=20 °C
Tzcomin>5 °C Tzcomax<100 °C
8
Wymiennik c.w.u.
I stopień
Wymiennik c.w.u.
II stopień
Instalacja c.o.
Sieć
ciepłownicza
c.w.u.
cyrkulacja
PO PC
ZRco ZRcw
woda zimna AI
AO DI DO
WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA
Wymiennik c.o.
Tzas Te
Utrzymywanie temperatury na zasilaniu
Utrzymywanie temperatury na zasilaniu T T
zaszasc.o c.o. w funkcji . w funkcji temperatury zewnętrznej T
temperatury zewnętrznej T
ee9
REGULATOR CYFROWY REGULATOR CYFROWY
Regulacja pogodowa c.o.
Regulacja pogodowa c.o.
1. Utrzymywanie temperatury na zasilaniu Tzas c.o. w funkcji temperatury zewnętrznej Te (według wykresu regulacyjnego).
Regulator Siłownik ZRco Wymiennik
c.o.
Czujnik t.zasil.
Tzas
zakłócenia
Tzad
y
Te e u
Wykres regulacyjny Czujnik
t.zewn. Te
Tzas
Tzas
+20
-20 0 +20 Te
Tzas +90 Tzad
Te
10
Regulacja pogodowa c.o.
Regulacja pogodowa c.o.
Tzas °C
ZRco %
100%0%
0°C
Tzad
°C
90°C
Te °C
-20°C
czas
°C
11
Ograniczenie Tzas Ograniczenie Tzas
2. Zabezpieczenie przed przekroczeniem dopuszczalnej Tzas.
Ograniczenie dolne: zabezpieczenie przed zamarzaniem wody w instalacji c.o., np. +5°C (zależnie od rozległości instalacji).
Ograniczenie górne: zabezpieczenie ludzi (poparzenie) i instalacji c.o. (przewody z tworzyw sztucznych), np. +80°C.
Sposób działania:
Tzas °C
5°C
czas 80°C
12
Zakończenie sezonu Zakończenie sezonu
3. Funkcja zakończenia sezonu grzewczego.
Wyłącz c.o.: gdy temperatura zewnętrzna wzrośnie powyżej progu wyłączenia c.o., np. +14°C (zależnie od obiektu).
Załącz c.o.: gdy temperatura zewnętrzna spadnie poniżej progu wyłączenia c.o. - histereza, np. +14-2°C (zależnie od
obiektu).
Wyłączenie c.o. = zamknięcie ZRco i wyłączenie PO (z opóźnieniem).
14°C 12°C
załącz c.o.
wyłącz c.o.
H = 2K
Te
Te
0/1
14 12
13
Wymiennik c.w.u.
I stopień
Wymiennik c.w.u.
II stopień
Instalacja c.o.
Sieć
ciepłownicza c.w.u.
cyrkulacja
PO PC
ZRco ZRcw
woda zimna AI
AO DI DO
WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA
Wymiennik c.o.
Tzas Te
Zakończenie sezonu
Zakończenie sezonu
14
Osłabienie parametrów c.o.
Osłabienie parametrów c.o.
4. Funkcja osłabienia nocnego.
Normalna praca c.o.: według krzywej grzewczej dla utrzymywania temperatury wewnętrznej na zadanym poziomie np. +20°C (zależnie od obiektu).
Osłabienie c.o.: utrzymywanie w budynku obniżonej
temperatury na poziomie temperatury dyżurnej np. +13°C (zależnie od obiektu, uniknięcie kondensacji).
+20
-20 0 +20 Te
Tzas +90
Te
Dzień: Ti = 20°C
Noc:
Ti = 13°C
83 , 40 0 33 20
20 20 13 )
Te Ti
( U A
) Te Ti
( U A Q
Q
d n dzień
noc = =
+
= +
−
⋅
⋅
−
⋅
= ⋅
15
Osłabienie parametrów c.o.
Osłabienie parametrów c.o.
Ti °C +20
+13
Qco
OSZCZĘDNOŚĆ
WYCHŁADZANIE PODTRZYMANIE ROZGRZEWANIE (+13°C)
PRACA (20°C)
PRACA (20°C) 100%
0%
83%
OGRZEWANIE DYŻURNE 7.00 PRACA
PRACA 17.00
Optymalizacja temp. zasilania Optymalizacja temp. zasilania
Temperatura zewnętrzna, °C
Temperatura zasilania, °C
P2
P3
P4 P5 P1
Optymalizacja czasu włączenia i wyłączenia Optymalizacja czasu włączenia i wyłączenia
ogrzewania ogrzewania
• τ = f (tzco, tzew, ti, a)
Obecność
Optymalny czas startu
Oszczędność energii
Noc Noc
Czas Optymalny czas stopu
Układ przygotowania
Układ przygotowania c.w.u c.w.u..
7. Utrzymywanie temperatury c.w.u. Tcwu 8. Sterowanie cyrkulacją.
9. Priorytet c.w.u.
19
Regulacja Tcwu Regulacja Tcwu
7. Utrzymywanie temperatury c.w.u. Tcwu.
Temperatura zadana: +60°C regulacja stałowartościowa.
Dezynfekcja układu: raz na dobę podgrzać c.w.u. do 70°C.
Legionelle. Funkcja realizowana w nocy (3.00-4.00 rano).
REGULATOR CYFROWY REGULATOR CYFROWY
Regulator Siłownik ZRcwu
Wymiennik c.w.u
Czujnik Tcwu
zakłócenia
y
e u
Wartość zadana Tcwu:
60 lub 70°C (wg zegara)
Tcwu
Tcwu
20
Wymiennik c.w.u.
I stopień
Wymiennik c.w.u.
II stopień
Instalacja c.o.
Sieć
ciepłownicza c.w.u.
cyrkulacja
PO PC
ZRco ZRcw
woda zimna AI
AO DI DO
WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA
Wymiennik c.o.
Tzas Te
Tcwu
Regulacja
Regulacja Tcwu Tcwu
21
Regulacja Tcwu Regulacja Tcwu
Otwarcie siłownika ZRcwu %
Rozbiór c.w.u. dm3
Temperatura
Tcwu °C (zadana +55°C)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00
Przykładowe dane z monitoringu pracy układu przygotowania c.w.u.:
22
Wymiennik c.w.u.
I stopień
Wymiennik c.w.u.
II stopień
Instalacja c.o.
Sieć
ciepłownicza c.w.u.
cyrkulacja
PO PC
ZRco ZRcw
woda zimna AI
AO DI DO
WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA
Wymiennik c.o.
Tzas Te
Tcwu
Sterowanie cyrkulacją
Sterowanie cyrkulacją
Układ przygotowania c.w.u.
Układ przygotowania c.w.u.
Ograniczenie zużycia ciepła przez
dostosowanie czasu pracy układu c.w.u. i cyrkulacji:
0 0,01 0,02 0,03 0,04
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Godzina
Energia, GJ
0 50 100 150 200
Rozbiór c.w.u., dm3
Rozbiór c.w .u. dm3 Energia cieplna GJ
0 0,01 0,02 0,03 0,04
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Godzina
Energia, GJ
0 50 100 150 200
Rozbiór c.w.u., dm3
Rozbiór c.w .u. dm3 Energia cieplna GJ
C.O.
Priorytet c.w.u.
Priorytet c.w.u.
• Przy dużych rozbiorach c.w.u. częściowe ograniczenie dostawy
energii cieplnej do c.o. – przymknięcie ZRco – więcej energii cieplnej trafia do układu przygotowania c.w.u.
• Stosowany w obiektach gdzie rozbiory c.w.u. są okresowe, duże i krótkotrwałe (np. koszary, umywalnie ośrodków sportowych).
Moc
zamówiona
Moc
zamówiona C.W.U.
C.W.U.
C.O.
Bez funkcji priorytetu c.w.u. czas
Q
Z funkcją priorytetu c.w.u. czas Q
Realizowane funkcje Realizowane funkcje
Funkcje dodatkowe
10. Regulacja obrotów pomp obiegowych: Δpdico = const,
11. Przełączanie pomp obiegowych, (pracująca, rezerwowa), (kontrola Δp),
12. Testowanie pomp obiegowych latem.
13. Uzupełnianie wody w instalacji c.o.: (pomiar ps i sterowanie zaworem elektromagnetycznym),
14. Funkcje monitoringu: np. pz, pp, dane z ciepłomierza - komunikacja cyfrowa-protokół komunikacji),
15. Regulator Vs, Δ pd.
26
Wymiennik c.w.u.
I stopień
Wymiennik c.w.u.
II stopień
Instalacja c.o.
Sieć
ciepłownicza c.w.u.
cyrkulacja
PO PC
ZRco ZRcw
woda zimna AI
AO DI DO
WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA
Wymiennik c.o.
Tzas Te
Tcwu
4 2 0 2
Dobór regulatora
Dobór regulatora
Dobór sterownika węzła ciepłowniczego Dobór sterownika węzła ciepłowniczego -- sygnały obsługiwane przez sterownik węzła sygnały obsługiwane przez sterownik węzła
T
AI AO DI DO
W LC1
c.o..
w.z.
cyrk.
c.w.u.
s.c.
T T
P
P
P
T
ΔP T
10 2 2 4
T T
ZS